(57)【要約】【課題】基板の保持が容易で、表面平坦性に優れ、研磨時に横づれが生じない研磨基板を与える研磨装置の基板キャリアヘッド構造。【解決手段】研磨装置のキャリアの基板に密接させられるバッキング材が上定盤（剛体製環状リング）３０に可撓性ゴム膜基層１９ａ、発泡樹脂層１９ｄおよび表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層１９ｅを含む積層体よりなり、該バッキング材１９の下面の粘着性樹脂層１９ｅ外周縁にガラス繊維補強エポキシ樹脂製環状保持リング２２を設け、該樹脂製環状保持リングの内側壁と前記バッキング材の粘着性樹脂層１９ｅの下面とで基板収納ポケット部２５を形成し、前記可撓性ゴム膜の上面側より加圧または減圧できる構造とした研磨装置のキャリア４。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性ゴム膜基層、該基層上に積層される発泡樹脂層および該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層を含む積層体よりなる、基板保持用バッキング材。
【請求項２】
基板を保持可能な粘着性樹脂層が、アクリル系粘着性樹脂または、粘着剤に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を１〜３５重量％含有させたものであって、ＪＩＳ  Ａ硬度（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１  ５．２項Ａ形にて測定）４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）  ３〜５２％の物性を示す粘着性樹脂層であり、発泡樹脂層が圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）  ５〜６０％の物性を示すウレタン樹脂発泡層であり、可撓性ゴム膜基層が弗素系ゴムであることを特徴とする、請求項１に記載の基板保持用バッキング材。
【請求項３】
回転する中空軸に軸承された定盤に貼付されている研磨布表面に、基板キャリアのバッキング材と環状保持リングとで構成される基板収納ポケット部に保持された基板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する研磨装置の基板キャリアであって、前記基板キャリアは回転する中空軸に軸承されたハウジング部と該ハウジング部の下部に固定されたダイヤフラムとで第１加圧室を形成し、
該ダイヤフラムに下吊りされた中央部に気体通路を設けた剛体製支持板の下面とこの剛体製支持板の下部外周に設けられた剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に接着された可撓性ゴム膜の内面とで第２加圧室を形成し、
前記可撓性ゴム膜の下面に感圧接着剤で円形発泡樹脂層を、該円形発泡樹脂層下面に表面に基板を保持可能な円形の粘着性樹脂層を設け、この基板を保持可能な円形粘着性樹脂層の下面の外周縁に環状保持リングを設け、該環状保持リングの内側壁と前記バッキング材の円形粘着性樹脂層の下面とで基板収納ポケット部を形成し、前記円形可撓性膜の上面側より第２加圧室が加圧または減圧される構造を備えることを特徴とする、
研磨装置における基板キャリア。
【請求項４】
剛体製環状リングと可撓性ゴム膜との接着は、成形金型のキャビティ内に剛体製環状リングを内挿し、次いで、可撓性ゴム塊をキャビティ内に充填し、ゴムが軟化する温度以上に金型を加熱し、圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・接着したものであることを特徴とする、請求項３に記載の研磨装置における基板キャリア。
【請求項５】
可撓性ゴム膜が、硬さ（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１）  １０〜１００、引張強度３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２、引張伸度５０〜１０００％、厚み０．２〜３ｍｍの物性を示す弗素系ゴムであり、基板を保持可能な粘着性樹脂層が、ＪＩＳ  Ａ硬度（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１  ５．２項Ａ形にて測定）が４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）が３〜５２％の物性を示す粘着性樹脂層であり、発泡樹脂層が圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）  ５〜６０％の物性を示すウレタン樹脂発泡層であることを特徴とする、請求項３に記載の研磨装置における基板キャリア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアシリコンウエハ、デバイスウエハ、液晶ガラス基板、磁気ヘッド基板等の表面を研磨する（ＣＭＰ研磨も含む）装置における基板を保持および搬送するバッキング材および研磨装置の基板キャリア構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転する駆動軸に軸承されたプラテンに貼付されている研磨布表面に、キャリアヘッドに保持された基板を前記研磨布の上方より押し当てて基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨する装置は知られており、また、実用化されている。
【０００３】
キャリアに４、６、８インチ径の基板を保持する方法としては、▲１▼基板取付板にワックスなどの粘着剤で固着する方法、▲２▼ポ−ラスセラミックス取付板を減圧して基板をバキュ−ムチャックする方法、および▲３▼図４に示すように発泡ウレタンシ−ト１００を支持板１０１に貼付し、これをリテ−ナリング１０２で囲み、支持板の後にエアバック１０３を独立して設け、フィルム面に基板と取り付け、回転軸２に軸承されたプラテン３の研磨布３ａに基板を押し当て、エアバッグにより加圧圧力を制御しつつ基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨するバッキングフィルム方法、が一般である（非特許文献１参照）。
【０００４】
▲１▼の方法は、研磨終了後、キャリアより基板を引き剥がす装置が必要であり、また、研磨された基板および取付板より粘着剤を落とす作業などが必要であり、利用されなくなってきている。
▲２▼はバキュ−ムチャック基板裏面側が基準となるもので、チャック面が剛体であるため、ポ−ラスセラミックの表面を極度に平坦化する必要があることと、チャックと基板間にゴミが付着する欠点がある。
【０００５】
▲３▼のバッキングフィルム方法は、基板の大きなうねりや、厚みむらを吸収する点で、半導体デバイスのＣＭＰ研磨に一番多く用いられた手法である。しかし、８インチ、１０インチと基板径が拡径し、かつ、半導体デバイスの高集積化により光リソグラフィの焦点深度は０．１０〜０．１８μｍが要求される状況下にあっては、研磨された基板の表面平坦性がかかる値を満足するものではない。
【０００６】
８インチ基板用前記▲１▼のワックス貼付および▲２▼のバキュ−ムチャックの問題を解決する研磨装置の８インチ基板用キャリアとして、熱可塑製樹脂フィルム基層、該基層上に積層される発泡樹脂層および該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層を含む積層体よりなる基板保持用バッキング材をアルミニウム、ステンレス、またはセラミックなどの剛板に感圧接着したキャリアが提案され、バッキング材表面に水膜を張った後、キャリアの水張りしたバッキング材を基板面に押し当て基板を保持している（特許文献１参照）。
また、第１加圧室と第２加圧室を備え、第２加圧室を構成する可撓性膜の外周近傍に保持（リテイナ）リングを設け、この保持リングと前記可撓性膜とで基板収納ポケット部を形成した研磨装置のキャリアも提案され、実用化されている（特許文献２および特許文献３参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
「砥粒加工学会誌」  Ｖｏｌ．４３  Ｎｏ．１  １９９９年１月号の２４−２７頁）。
【特許文献１】
特開２００２−３５５７５４号公報（第３−５頁および図１、図２）
【特許文献２】
米国特許明細書第６１８３３５４Ｂ号（第７−１５欄および図３、図４Ａ、図４Ｂ）
【特許文献３】
特開２００３−１９６６１号公報（第８頁および図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献２および特許文献３で提案される第１加圧室と第２加圧室を備え、第２加圧室を構成する可撓性膜の外周近傍に保持（リテイナ）リングを設け、この保持リングと前記可撓性膜とで基板収納ポケット部を形成したキャリアは、第２加圧室を減圧することにより可撓性膜に生じる負圧により基板を吸着し、研磨時は第１加圧室と第２加圧室を加圧（第１加圧室の圧力の方が第２加圧室の圧力より高い）しながら基板を研磨するゆえに、研磨時に研磨定盤の研磨布からの基板への抗張力が加圧膨張している可撓性膜へ伝わるがこの際の可撓性膜の圧力はパスカルの原理によりどこの部分においても同じ圧力であるので特許文献１に記載されるバッキング材を剛板に貼付した圧力分布が不均一となる基板キャリアを用いて研磨した基板よりもよりＴＴＶの値が小さい平坦性の優れたものが得られる利点がある。
【０００９】
しかし、基板の径が８インチのときは問題が生じることはなかったが、基板径が１０インチ、１２インチと大きい基板を研磨すると、キャリアを軸承する中空軸が回転する初期の段階において基板のある種のものにおいては基板と可撓性膜との間で滑りが生じることが半導体基板製造メ−カ−より指摘された。
本発明は、前記可撓性膜を利用するキャリアの基板への粘着力をよりも大きくすることにより基板径が１０インチ、１２インチと大きい基板であってもその種類に限定されることなく研磨時のズレが生じることがないバッキング材および研磨装置の基板キャリアを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、可撓性ゴム膜基層、該基層上に積層される発泡樹脂層および該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層を含む積層体よりなる、基板保持用バッキング材を提供するものである。
【００１１】
可撓性ゴム膜基層への加圧により可撓性ゴム膜が下方向に膨張し、粘着性樹脂層全体に亘って均一な圧力を伝えるので基板の研磨布への追従性が高められ、得られる基板の平坦性が向上する。可撓性ゴム膜基層、発泡樹脂層および粘着性樹脂層ともクッション性に優れるので、基板の研磨布への追従性が向上する。粘着性樹脂層の基板への粘着力は、従来のゴムチャックの可撓性ゴム膜と基板間に生じる減圧力よりも大きく、かつ、可撓性ゴム膜と粘着性樹脂層との間に発泡樹脂層（粘弾性強度が可撓性ゴム膜と粘着性樹脂層のより粘弾性強度大きい）が存在するので、基板径が拡大しても研磨時にバッキング材表面から基板がズレルことはない。
【００１２】
請求項２の発明は、前記基板保持用バッキング材において、基板を保持可能な粘着性樹脂層が、アクリル系粘着性樹脂または粘着剤に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を１〜３５重量％含有させたものであって、ＪＩＳ  Ａ硬度（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１  ５．２項Ａ形にて測定）  ４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）  ３〜５２％の物性を示す粘着性樹脂層であり、発泡樹脂層が圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）  ５〜６０％の物性を示すウレタン樹脂発泡層であり、可撓性ゴム膜基層が弗素系ゴムであることを特徴とする。
【００１３】
粘着性樹脂層として架橋反応によりベトツキ性を小さくしたアクリル系粘着性樹脂を用いる、または粘着剤に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含有させた粘着性樹脂を用いることによりバッキング材のベトツキ性を小さくすることができるので、繰り返し使用時のバッキング材表面の汚染が少ない。弗素系ゴムは耐薬品性に優れるので、ＣＭＰ研磨時の研磨剤による薬品劣化がない。
【００１４】
請求項３の発明は、回転する中空軸に軸承された定盤に貼付されている研磨布表面に、基板キャリアのバッキング材と環状保持リングとで構成される基板収納ポケット部に保持された基板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する研磨装置の基板キャリアであって、
前記基板キャリアは、回転する中空軸に軸承されたハウジング部と該ハウジング部の下部に固定されたダイヤフラムとで第１加圧室を、
該ダイヤフラム５に下吊りされた中央部に気体通路を設けた剛体製支持板の下面とこの剛体製支持板の下部外周に設けられた剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に接着された可撓性ゴム膜の内面とで第２加圧室を形成し、
前記可撓性ゴム膜の下面に感圧接着剤で円形発泡樹脂層を、該円形発泡樹脂層下面に表面に基板を保持可能な円形の粘着性樹脂層を設け、この基板を保持可能な円形粘着性樹脂層の下面の外周縁に環状保持リングを設け、該環状保持リングの内側壁と前記円形粘着性樹脂層の下面とで基板収納ポケット部を形成し、前記円形可撓性膜の上面側より第２加圧室が加圧または減圧される構造を備えることを特徴とする、
研磨装置における基板キャリアを提供するものである。
【００１５】
第１加圧室の圧力を第２加圧室の圧力より高くすることにより、基板研磨時に基板がバッキング材の粘着性樹脂層に強く加圧され、基板がキャリアから外れることはない。第２加圧室に剛体製支持板の中央部に設けた気体通路を経て供給された加圧流体により下方に膨張した可撓性ゴム膜が粘着性樹脂層を介して圧力を均一に基板表面に伝えるので平坦度の良好な研磨基板を得ることができる。また、第二加圧室を減圧するとバッキング材が上方に引っ張られ基板に接するバッキング材の粘着性樹脂層が負圧となり基板がキャリアへ吸い付けられるので基板のバッキング材への固定が容易に行われる。
【００１６】
請求項４の発明は、前記研磨装置におけるキャリアにおいて、剛体製環状リングとバッキング材の可撓性ゴム膜との接着は、成形金型のキャビティ内に剛体製環状リングを内挿し、次いで、可撓性ゴム塊をキャビティ内に充填し、ゴムが軟化する温度以上に金型を加熱し、圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・同時接着したものであることを特徴とする。
【００１７】
剛体製環状リングと可撓性ゴム間には隙間が生じないので、寸法精度がよく、仮置台上に載置された基板をキャリアで保持する際のキャリアの位置合わせが容易である。特に、特開２００２−２１９６４６号、特開２００２−２２４９５１号公報に記載されるインデックス方式の研磨装置のように、仮置台上に複数載置された基板を複数のキャリアを同時に下降させて複数の基板を同時に保持する場合にはお互いの基板間に位置関係のずれがないので好ましい。特に、インデックス方式の研磨装置のキャリアでは有効である。
インデックス方式の研磨装置のキャリアを開示する特許文献２に記載される予め成形した有底凹環状可撓性ゴム膜を剛体製環状リングに嵌め込む製法では、可撓性ゴム膜と剛体製環状リング間に僅かな隙間が生じることとなり、寸法精度が悪い。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記研磨装置におけるキャリアにおいて、可撓性ゴム膜が硬さ（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１）  １０〜１００、引張強度３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２、引張伸度５０〜１０００％、厚み  ０．２〜３ｍｍの物性を示す弗素系ゴムであり、基板を保持可能な粘着性樹脂層が、ＪＩＳ  Ａ硬度（ＪＩＳＫ−６３０１  ５．２項Ａ形にて測定）が４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）が３〜５２％の物性を示すものであり、発泡樹脂層が圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）  ５〜６０％の物性を示すウレタン樹脂発泡層であることを特徴とする。
【００１９】
粘着性樹脂層に水張りをして、あるいは水張りをしないでその粘着性を利用して基板を保持できる。熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含有させることによりバッキング材のベトツキ性を小さくすることができるので、繰り返し使用時のバッキング材表面の汚染が少ない。弗素系ゴムは耐薬品性に優れるので、ＣＭＰ研磨時の研磨剤による薬品劣化がない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【実施例】
図１は本発明のバッキング材の断面図、図２は研磨装置の基板キャリアのヘッド構造の要部を示す一部を切り欠いた断面図、および、図３は環状リングと環状保持リングと可撓性膜よりなる基板キャリア部の斜視図である。
【００２１】
図１において、１９はバッキング材で、後述するように、粘着性樹脂層側に環状保持リング２２が、可撓性ゴム膜側に剛体製環状リング３０が備えられる。
バッキング材１９は可撓性ゴム膜基層１９ａ、前記可撓性ゴム膜基層上に感圧接着剤１９ｂで積層される発泡樹脂層１９ｄおよび該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層１９ｅを含む積層体よりなる。感圧接着剤１９ｂと発泡樹脂層１９ｄとの間にポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエ−テルイミド、脂肪族ポリエステル（例えば東レのルミラ−）、ポリカ−ボネ−ト、ポリアミド等の厚みが８〜５０μｍの熱可塑性樹脂フィルム１９ｃが存在していてもよい。
【００２２】
前記可撓性ゴム膜１９ａの素材としては、ゴム物質、ゴム物質と熱可塑性樹脂の混合物が挙げられる。
ゴム物質としては、弗素系ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよびエチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴムが挙げられる。これらは架橋されていてもよい。好ましいゴムは弗素系ゴムで、例えば、耐薬品性の面からビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン共重合体ゴム、ビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン・テトラフロロエチレン共重合体ゴム、テトラフロロエチレン・プロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴム、ペンタフロロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴム、クロロトフロロエチレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴムである。
【００２３】
熱可塑性樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖線状ポリエチレン、軟質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、クロロ・スルホン化ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ブテン−１共重合体、ポリブテン等が挙げられる。
【００２４】
混合物の場合、ゴム物質は両者中の１０〜９７重量％、好ましくは３０〜８５重量％、熱可塑性樹脂は９０〜３重量％、好ましくは７０〜１５重量％の割合で用いられる。ゴム物質は、可撓性膜の延展性と、伸びに対する戻りの目的で、熱可塑性樹脂は可撓性膜の強度、硬度、耐熱性向上の目的で使用される。
【００２５】
可撓性ゴム膜１９ａの物性としては、硬さ（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１）が１０〜１００、好ましくは３５〜８５、引張強度（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１）が３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２、好ましくは５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ２、引張伸度（ＪＩＳＫ−６３０１）が５０〜１０００％、２００〜８００％、厚み  ０．０３〜３ｍｍ、好ましくは、０．５〜１．５ｍｍである。
【００２６】
可撓性ゴム膜１９ａは、導電性充填剤を１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％含有していて、可撓性ゴム膜の表面固有抵抗値（ベックマン・インダストリアル社：Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ）のデジタル・マルチメ−タ−表面固有抵抗測定機器  ４４１０型で測定）が１ｘ１０１３Ω／□以下、好ましくは５ｘ１０１２〜１ｘ１０９Ω／□とすることにより、可撓性膜への不純物の付着が防止される。特に、導電性充填剤として、金属粉末や金属酸化物ではなく、導電性カ−ボンブラックを用いたときは可撓性膜の伸びが向上し、かつ、基板へのフィット性も向上する。
【００２７】
導電性カ−ボンブラックとしては、ファ−ネスブラック、チャンネルブラックなどの導電性フィラ−も使用できるが、揮発分含有量が２重量％以下、表面積が８００〜２，０００ｍ２、ジブチルフタレ−ト吸収量が２００〜６００ｍｌ／１００ｇ、平均粒度が１０〜５０ｎｍのケッチエンブラックと呼ばれる微粒子が導電性に優れ、ゴム物質、樹脂への分散性に優れ、膜の可撓性を他の導電性充填剤より向上させるので好ましい。かかるカ−ボンブラックは、独国のデグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）社よりＰＲＩＮＴＥＸ  ＸＥの商品名で、三菱化学株式会社よりケッチエンブラックの商品名で入手できる。
【００２８】
感圧接着剤１９ｂとしては、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス、エチレン・酢酸ビニル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸アルキルエステル・アクリル酸共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸アルキルエステル・メタクリル酸共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、アクリル酸エチル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸プロピル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸ブチル共重合体ラテックス、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ラテックス、イソブチレンゴムラテックス、塩化ビニル・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、ポリビニルエチルエ−テルラテックス、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・アクリル酸アルキルエステル共重合体ラテックス、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・アクリル酸アルキルエステル共重合体ラテックス、２−エチルヘキシルアクリレ−ト・２−ヒドロキシエチルアクリレ−ト共重合体ラテックス、酢酸ビニル・アクリル酸エチル共重合体ラテックス等のゴム分散体、あるいはこれらゴムが有機溶剤に溶解されている感圧接着剤が用いられる。必要により、可塑剤、タキファイヤ−、フィラ−が添加される。
感圧接着剤１９ｂは、可撓性ゴム膜１９ａと発泡樹脂層１９ｄとを接着するために用いられる。使用量は、乾燥した膜厚が０．５〜１０μｍの量である。
【００２９】
発泡樹脂層１９ｄとしては、ウレタン樹脂、ポリカ−ボネ−ト、ポリアセタ−ル、ブロピレン・エチレンブロック共重合体、尿素樹脂、メラミン樹脂の発泡体シ−トが用いられる。好ましいのは、ウレタンプレポリマ−と塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体とジメチルホルムアミドドを含有するウレタン発泡組成物を、前述の熱可塑性樹脂フィルム１９ｃ上に塗布し、湿式凝固させ、温水中で洗浄した後、乾燥を行って得られる中央部が連通下気泡で表面部分が独立気泡を有するスキン層を有するウレタン樹脂発泡層の圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）が５〜６０％を示すものである。このウレタン発泡層のスキン層はバフ仕上げするのが好ましい。熱可塑性樹脂フィルム１９ｃの裏面には感圧接着剤１９ｂが塗布され、熱可塑性樹脂保護フィルムで被覆されている。
熱可塑性樹脂フィルム１９ｃを支持体として用いて得た前記ウレタン発泡樹脂層１９ｄは熱可塑性樹脂フィルム１９ｃを介して感圧接着剤１９ｂにより可撓性ゴム膜１９ａと接着される。
【００３０】
発泡樹脂層１９ｄ上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層１９ｅは、アクリル系粘着性樹脂層、または粘着剤に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を１〜３５重量％含有させたものを素材とするものであって、ＪＩＳ  Ａ硬度（ＪＩＳ  Ｋ−６３０１  ５．２項Ａ形にて測定）  ４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ−１０９６）  ３〜５２％の物性を示す粘着性樹脂層が好ましい。
【００３１】
粘着性樹脂としては、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト共重合体、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸ブチル・メクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、アクリル酸メチル・塩化ビニル共重合体等の粘着性アクリル系樹脂などが挙げられる。これに、石油樹脂、水添アビエチン酸ロジンエステル、ミルセン・マレイン化物、アロオシメン・マレイン化物等のタキファイヤを添加してもよい。
【００３２】
熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体等が、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、フェノキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。これら樹脂はフィラ−として添加され、粘着性樹脂層１９ｅ表面のベタツキを少なくし、汚染防止に役立つ。従って、これら樹脂の一部を炭酸カルシウム、シリカ、ゼオライトなどの無機フィラ−におきかえてもよい。粘着性樹脂層１９ｅの厚みは０．１０〜２．０ｍｍが好ましい。
【００３３】
また、粘着性樹脂層１９ｅは、（ａ）架橋剤と反応し得る官能基（例えば−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＮＨ２、−ＮＨ２）を有するアクリル酸アルキルエステル系共重合体８５〜９７重量％と、（ｂ）１分子中に２個以上の架橋性官能基（例えば、グリシジル基、−ＮＣＯ、−メチロ−ル基）を有する架橋剤１５〜３重量％とを反応させて得られるアクリル系樹脂粘着剤であってもよい。架橋剤と反応し得る官能基を有するアクリル酸アルキルエステル系共重合体（ａ）としては、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト共重合体、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸ブチル・メタクリル酸ステアレ−ト・イタコン酸共重合体などが挙げられる。また、架橋剤（ｂ）としては、ソルビト−ルポリグリシジルエ−テル、ペンタエリスリト−ルポリグリシジルエ−テル、ポリグリセロ−ルポリグリシジルエ−テル、ネオペンチルグリコ−ルジギリシジルエ−テル等のポリエポキシ化合物；テトラメチレンジイソシアネ−ト、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト、トリメチロ−ルプロパンのトルエンジイソシアネ−ト３付加物等のポリイソシアネ−ト化合物；ヘキサメトキシメチロ−ルメラミン等のメラミン化合物；トリメチロ−ルプロパン−トリ−β−アジリジニルプロピオネ−ト、テトラメチロ−ルメタン−トリ−β−アジリジニルプロピオネ−ト等のアジリジン系化合物が挙げられる。
【００３４】
粘着性樹脂層１９ｅは、発泡樹脂層１９ｄ上にコ−タを用いて塗布し、６０〜２００℃の温度で１５秒〜１０分間乾燥して積層してもよいし、表面を粗さＲａ０．４〜４μｍにエンボス加工した熱可塑性フィルム１９ｆ上に塗布し、ついで発泡樹脂層１９ｄに貼付圧着し、エンボス加工した熱可塑性フィルム１９ｆを引き剥がして形成してもよい。
【００３５】
熱可塑性樹脂保護フィルム／感圧接着剤／熱可塑性樹脂フィルム（東レのルミナ−）１９ｂ／ウレタン発泡樹脂層１９ｃ／アクリル系粘着性樹脂層１９ｅ／エンボス熱可塑性樹脂保護フィルム１９ｆの構造積層体は、ロデ−ル・ニッタ株式会社よりバッキング材Ｒ３０５のグレ−ド名で入手できるので、前記バッキング材Ｒ３０５より熱可塑性樹脂保護フィルムを引き剥がし、感圧接着剤側１９ｂを可撓性ゴム膜１９ａに圧着した後、エンボス熱可塑性樹脂保護フィルム１９ｆを粘着性樹脂層１９ｅより引き剥がすことにより本発明のキャリア用バッキング材の構造とすることができる。
【００３６】
図２において、４は研磨装置における基板キャリアのヘッド構造である。１０５は中空スピンドル軸、１０４はお椀状ハウジング部、１０５ａはカプラで、お椀状ハウジング部をスピンドル軸下部に軸承する。５は可撓性材よりなるダイヤフラムで、前記お椀状ハウジング部の環状側壁３ａ下端部に水平方向に環状のフランジ６で挟持され、ボルト７締めされる。
８は剛体製支持板で、中央部に鉛直方向に気体通路８ａが設けられ、下面の前記気体通路部に通じて形成された凹部（第２加圧室）８ｂを有する。９は外向きのフランジ部９ａを有するフランジリングで、これはダイヤフラムの中央上面部にボルト１０で固定されている。また、剛体製支持板８もこのボルト１０によりダイヤフラム５の下面に固定される。
剛体製支持板８は図２では２つの部材８，８で示されているが、一体化したものであってもよい。
【００３７】
１１は固定用円板１１ａを上下方向に昇降可能な高さ位置調整機構で、上部がネジ切られた棒状部材１１ｂの下端部に固定用円板１１ａが設けられる。１２はインサ−トでお椀状ハウジング部の上方部に設けられ、棒状部材１１ｂが螺合する。棒状部材１１ｂを上昇することにより前記フランジ部９ａに固定用円板１１ａが係合する。
１６は気体供給・排気兼用の管で中空スピンドル１０５内に設けられ、この管の一方の端は図示されていない真空・圧力気体切替弁を有する管に接続され、他方の端は剛体製支持板の中央部の気体通路８ａにジョイント１６ａを介して連通している。
【００３８】
１７はお椀状ハウジング部１０４の内側とダイヤフラム５の上面側とで形成される第一加圧室、１８はこの第一加圧室１７に気体を供給する気体通路で矢印で示されるようにスピンドル軸１０５の内部を経由して加圧気体が供給される。供給された加圧気体はダイヤフラム５上面を加圧する。
【００３９】
１９はバッキング材で、厚みは２．５〜５．０ｍｍである。バッキング材１９は、既述したように例えば、可撓性ゴム膜１９ａ／感圧接着剤１９ｂ／熱可塑性樹脂フィルム（東レのルミナ−）１９ｃ／ウレタン発泡樹脂層１９ｄ／粘着性樹脂層１９ｅの積層構造を採る。
バッキング材を厚生する可撓性ゴム膜１９ａは、前記剛体製支持板８下段端面の外周縁部の段部８ｃに複数のボルト２３，２３で固定された剛体製環状リング３０の下面に展張される。この円形可撓性ゴム膜１９ａと剛体製支持板８の下面凹部とで隙間ｈが０．１〜５ｍｍの機密性の高い第二加圧室８ｂ、２１が形成される。剛体製環状リング３０素材は、ステンレス、アルミニウムなどが用いられる。
【００４０】
剛体製環状リング３０と可撓性ゴム膜１９ａとの接着は、成形金型のキャビティ内に剛体製環状リング３０を内挿し、次いで、可撓性ゴム塊をキャビティ内に充填し、ゴムが軟化する温度以上、例えば１５０〜１８５℃に金型を加熱し、型締め圧１〜２００トンで圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・接着し、これを５〜２５分冷却することにより行うのが好ましい。
【００４１】
２２は環状保持リングで、剛体製環状リング３０のリング幅Ｌと略同一幅、略同一径で型造られている。素材はガラス繊維補強エポキシ樹脂またはセラミック製で、厚みは０．０５〜２ｍｍである環状保持リング２２ａは剛体製環状リング３０の下面に展張されたバッキング材１９の粘着性樹脂層１９ｅ上に感圧接着剤で貼着される（図３参照）。該環状保持リング２２の内側壁と前記バッキング材の円形粘着性樹脂層１９ｅ下面とで基板収納ポケット部２５が形成される。前記円形可撓性膜の上面側より第２加圧室８ｂ，２１に管１６より加圧空気が供給されて第２加圧室は加圧または管１６が真空引きされて第二加圧室は減圧される構造となっている。
【００４２】
環状保持リング２２は、図２および図３に示すようにセラミック製外環状保持リング２２ａの内側に、約０．５〜１．５ｍｍの隙間幅ｄを以って樹脂製内環状保持リング２２ｂを備えさせた二重構造としてもよい。樹脂製内環状保持リング２２ｂは、ロックウエル硬さ（ＡＳＴＭ  Ｄ７８５）がＲスケ−ルで１１０〜１５０のものが好ましい。素材としては、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ジフロロジクロロエチレン）、ポリアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂、ナイロン６，１０、ナイロン６，１２、ポリイミド等、滑り性の良好な樹脂が使用される。定盤の研磨布３ａと環状保持リングの動摩擦係数は０．３０以上が好ましい。
【００４３】
セラミック製外環状保持リング２２ａは、ビッカ−ス硬さが３００〜２，０００ｋｇ／ｍｍ２またはヌ−プ硬さが２００〜２，８００ｋｇ／ｍｍ２のものが好ましい。セラミック粒として、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、酸化ジルコニウム、酸化珪素等を用い、バインダとしてメタクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル共重合体、メタクリル酸メチル・メタクリル酸ｎ−プロピル共重合体、メタクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル・アクリル酸エチル共重合体等の水性エマルジョンを用いて製造したグリ−ンシ−トを円環状に打ち抜き、これを１，１００〜１，６００℃で焼成することにより型造られる。
【００４４】
内環状保持リング２２ｂのリング幅（ｌ）に対する外環状保持リング２２ａのリング幅（Ｌ）の比（Ｌ／ｌ）は、１〜３であり、両者のリング幅の和（Ｌ＋ｌ）は、１８〜３０ｍｍが好ましい。内環状保持リング２２ｂのリング厚みと外環状保持リング２２ａのリング厚みは、同一で、研磨される基板の厚みに研磨取り代をプラスした値と同一か、この値に１〜１０μｍを更にプラスした値とする。これら環状保持リング２２ａ，２２ｂの厚みは、例えば０．３〜２ｍｍである。
内環状保持リング２２ｂおよび外環状保持リング２２ａが研磨布３ａと接触する面は、面一とする。
【００４５】
２４はゴムシ−ルリングである。２５は基板収納ポケット部で、前記樹脂製内環状保持リング２２ｂの側壁とバッキング材の粘着性樹脂層１９ｅ面とで形成される。可撓性ゴム膜１９ａは、既述したように、図１および図３に示す剛体製環状リング３０の外周壁および上面を覆うように貼着（加熱加圧成形・同時接着）することがより好ましい。
【００４６】
剛体製支持板８の素材、剛体製環状リング３０の素材は、アルミニウム、ステンレスが使用できる。
【００４７】
図２に示すキャリアヘッドを用いて基板を研磨する工程は次ぎのように行なわれる。
（１）予め仮置台に搬送されてきた基板ｗ上に基板キャリアヘッド４を移動させ、基板キャリアヘッド４を下降させて基板上に当接させ、ついで加圧室１８に加圧気体を供給して基板キャリアヘッド４を押圧し、管１６を減圧して第二加圧室８ｂ，２１を減圧し、基板キャリアヘッド４の可撓性膜１９ａ吸引することにより基板はバッキング材の粘着性樹脂層１９ｅに吸い上げられキャリアヘッド４のポケット部２５に固定される。
【００４８】
（２）ついで、基板を保持したキャリアヘッド４を研磨装置の下定盤３上に移動させた後、ヘッドを下降させて基板をスピンドル軸２に軸承されている下定盤３の研磨布３ａに当接する。
（３）基板キャリアヘッド４の管１６の減圧を止め、加圧気体に切り替えて第二加圧室８ｂ，２１に加圧空気を供給するとともに、中空スピンドル１０５にも加圧気体を供給し第一加圧室１８に供給された加圧気体でバッキング材の可撓性膜１９ａを膨張させることにより基板キャリアヘッド４は基板を下定盤３の研磨布上に押圧する。この際、第一加圧室１８の圧力の方が第二加圧室８ｂ，２１の圧力より大きい。
【００４９】
（４）第一加圧室１８および第二加圧室８ｂ，２１に加圧気体を供給しつつ、基板ｗを保持しているキャリアヘッド４の中空スピンドル軸１０５および下定盤３のスピンドル軸２を回転させることにより基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する。この際、研磨剤スラリ−が研磨布３ａ表面に供給されつつ、研磨が行なわれる。
下定盤３の回転数は、１０〜１５０ｒｐｍ、基板キャリアヘッド４の回転数は１０〜１５０ｒｐｍ、キャリアのバッキング材１９の粘着性樹脂層１９ｅに保持された基板が研磨布に当てられる圧力は０．０５〜０．３ｋｇ／ｃｍ２、好ましくは第一加圧室１８に供給される気体圧力は１００〜３００ｇ／ｃｍ２、管１６より第二加圧室２１に供給される気体圧力は１００〜２００ｇ／ｃｍ２である。
【００５０】
研磨剤スラリ−としては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ベ−マイト、二酸化マンガンなどの砥粒を純水に分散したスラリ−が用いられる。必要によりスラリ−には界面活性剤、キレ−ト剤、ｐＨ調整剤、酸化剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラリ−は５０〜１，５００ｃｃ／分の割合で研磨布面に供給される。
【００５１】
基板の研磨の際、研磨布表面の不規則なウネリにより圧変化を基板は受けるが、基板裏面を支持するバッキング材１９の可撓性膜１９ｅが第二加圧室８ｂ，２１より受ける圧力はパスカルの原理に基づけばどの部分においても同一圧力となるので、研磨布の表面形状のうねりに基板が容易に追従できる。
【００５２】
研磨終了後は、第一加圧室１８への加圧気体の供給を止め、キャリアヘッド４のスピンドル軸１０５を下定盤の研磨布３ａより若干上昇させることにより、管１６内に供給されている加圧空気により可撓性膜１９ｅが膨張しているので研磨された基板ｗはキャリアのバッキング材１９の粘着性樹脂層１９ｅより容易に弾き剥がすことが可能である。
【００５３】
実施例１
中央に円盤状中子型を有する凸下金の該円盤状中子型にステンレス製環状リングを内挿した後、ケッチェンブラックを５重量％含有するテトラフロロエチレン・ヘキサフロロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴムの塊を円盤状中子型およびステンレス製環状リング上に置き、ついで上金型を下降させ、１００トンの型締め圧下で１８０℃に加熱し、２０分間加熱圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性弗素系ゴム膜（厚み１．２５ｍｍ）を形成させ、更に１５分間４０℃で冷却して環状リングに可撓性弗素系ゴム膜が加熱加圧成形・同時接着した積層体を得た。
【００５４】
ついで、金型を開き、積層体を取り出したのち、ロデ−ル・ニッタのバッキング材Ｒ３０５（商品名、厚み１．２５ｍｍ）より保護フィルムを剥離し、バッキング材の感圧接着剤層側を積層体の弗素系ゴム膜面に貼付し、貼付後、エンボス保護フィルムを剥離し、バッキング材（厚み１．２５ｍｍ）１９のアクリル系粘着性樹脂層１９ｅ外周縁にガラス繊維補強エポキシ樹脂製環状保持リング（厚み０．８ｍｍ）２２を感圧接着剤を用いて貼付した。これを図２に示す研磨装置１の研磨ヘッドの中空スピンドル１０５に軸承された定盤（剛体製剛体製支持板）８に備えさせ、本発明の研磨装置のキャリアヘッド構造とした。
【００５５】
研磨される基板として、３００ｍｍ径のデバイスシリコンウエハ、デバイスガラス基板、ＧａＡｓ基板のそれぞれを用い、研磨装置として岡本工作機械製作所のインデックス型研磨装置ＰＮＸ３３２Ｂ（商品名）の上定盤に前記キャリアヘッド構造を備えさせた研磨装置を用い、前記の基板を粘着性樹脂層に保持させ、下定盤の研磨布に研磨剤スラリ−を供給しながら研磨を行った。
いずれの基板を研磨時に横ズレはなく、研磨された基板に傷は見出されなかった。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によると、研磨装置のキャリアヘッドへの基板の取り付けが容易であり、表面平坦性に優れる加工基板が得られる。また、研磨時の基板の横ずれが粘着性樹脂層により防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッキング材の断面図である。
【図２】基板キャリアヘッドの一部を切り欠いた断面図である。
【図３】環状リングと環状保持リングと可撓性膜よりなる基板キャリア部の斜視図である。
【図４】従来の基板キャリア方式を示す断面図である。（公知）
【符号の説明】
４        キャリアヘッド構造
ｗ        基板
８        剛体性支持板
１９        バッキング材
１９ａ        可撓性ゴム膜基層
１９ｄ        発泡樹脂層
１９ｅ        粘着性樹脂層
２２        環状保持リング
２２ａ        セラミック製外環状保持リング
２２ｂ        樹脂製内環状保持リング
３０        環状リング
１０５        中空スピンドル
【図１】
2005007521.tif 000003
【図２】
2005007521.tif 000004
【図３】
2005007521.tif 000005
【図４】
2005007521.tif 000006